CN104215911A - Ups电池自我检测电路及检测方法 - Google Patents

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本发明涉及UPS电池供电检测技术领域，具体公开了UPS电池自我检测电路以及检测方法,电路包括：第一开关PCB1一端与市电输入端连接，另一端与第一电感L1一端连接，第一电感L1另一端穿过第一电流采样霍尔CT1并与整流器REC连接，第三开关PCB3一端与市电输入端连接，另一端与第三电感L3一端连接，第三电感L3另一端与整流器REC连接；第二熔断器FUSE2一端与电池正极连接，另一端穿过第三电流采样霍尔CT3与第四开关PCB4连接，第四开关PCB4与电容器C的正极连接；第一熔断器FUSE1一端与电池负极连接；方法是通过调整母线电压，检测电池放电电流，判断电池是否故障；方法简单，成本低，可靠性高。

Description

UPS电池自我检测电路及检测方法
技术领域
本发明涉及UPS电池供电检测技术领域，尤其涉及一种UPS电池自我检测电路及检测方法。
背景技术
随着用电设备对供电电源的性能和可靠性要求越来越高，UPS得到了广泛的应用；这也对UPS可靠性提出了更高的要求，消除UPS的不可靠性瓶颈也显得越来越重要。其中，UPS系统储能装置意外退出系统是明显的瓶颈。因此，对UPS系统储能单元的检测尤为重要。储能装置退出系统有多钟原因：储能单元损坏或储能开关意外脱扣等。传统的做法一般是增加储能单元开关的状态侦测电路，当开关异常脱扣时通过报警电路报警提醒用户，但是UPS系统储能单元大多数情况采用是蓄电池储能，蓄电池对使用环境、时间都有比较严格的要求，如果出现蓄电池组损坏的情况，这种通过状态侦测的方法并不能判断蓄电池的好坏，往往就导致市电停电时负载中断，给用户造成重大的经济损失。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种UPS电池自我检测电路，其通过调整母线电压、检测电池放电电流，从而判断电池是否故障，该方法简单、可靠、成本低。
本发明还提供一种UPS电池自我检测方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种UPS电池自我检测电路，其特征在于，包括：第一开关PCB1、第三开关PCB3以及第四开关PCB4；第一电感L1与第三电感L3；第一电流采样霍尔CT1与第三电流采样霍尔CT3；第一熔断器FUSE1与第二熔断器FUSE2；电容器C以及整流器REC；所述第一开关PCB1一端与市电输入端连接，另一端与第一电感L1一端连接，第一电感L1另一端穿过第一电流采样霍尔CT1并与整流器REC连接，所述第三开关PCB3一端与市电输入端连接，另一端与第三电感L3一端连接，第三电感L3另一端与整流器REC连接；所述电容器C与整流器REC并联连接；所述第二熔断器FUSE2一端与电池正极连接，另一端穿过第三电流采样霍尔CT3与第四开关PCB4连接，第四开关PCB4与电容器C的正极连接；第一熔断器FUSE1一端与电池负极连接，另一端与电容器C的负极连接。
对上述技术方案的进一步改进为，所述UPS电池自我检测电路还包括第二开关PCB2、第二电感L2以及第二电流采样霍尔CT2，所述第二开关PCB2一端与市电输入端连接，另一端与第二电感L2一端连接，第二电感L2另一端穿过第二电流采样霍尔CT2并与整流器REC相连接。
优选地，所述整流器REC包括第一可控硅管VT1、第二可控硅管VT2、第四可控硅管VT4以及第五可控硅管VT5，所述第一电感L1另一端穿过第一电流采样霍尔CT1并与第一可控硅管VT1的阳极与第四可控硅管VT4的阴极相连接；所述第三电感L3另一端与第五可控硅管VT5的阳极与第二可控硅管VT2的阴极相连接；所述第一熔断器FUSE1另一端与第二可控硅管VT2、第四可控硅管VT4的阳极以及电容器C的负极连接。
对上述技术方案的进一步改进为，所述整流器REC还包括第三可控硅管VT3与第六可控硅管VT6，UPS电池自我检测电路还包括第二开关PCB2、第二电感L2以及第二电流采样霍尔CT2，所述第二开关PCB2一端与市电输入端连接，另一端与第二电感L2一端连接，第二电感L2另一端穿过第二电流采样霍尔CT2并与第三可控硅管VT3的阳极与第六可控硅管VT6的阴极相连接，所述第一熔断器FUSE1另一端与第二可控硅管VT2、第四可控硅管VT4以及第六可控硅管VT6的阳极以及电容器C的负极连接。
优选地，所述第一开关PCB1、第二开关PCB2、第三开关PCB3以及第四开关PCB4均为空气开关。
     优选地，所述电容器C为电解电容器。
     一种UPS电池自我检测方法，其包括： UPS系统电池组直接接在母线上，母线电压即为充电电压，UPS系统DSP控制芯片每隔一定时间发出检测指令，控制整流器REC的导通角，使母线电压降低至低于电池电压的某一值，电池通过逆变器变换放电；第三电流采样霍尔CT3采集放电电流，该电流信号送入DSP控制芯片，DSP控制芯片与预设值进行比较判断，若放电电流低于预设值或为零，则发出故障信号。
    对上述技术方案的进一步改进为，所述UPS电池自我检测方法包括：UPS系统正常工作时，电池组直接挂在母线上，整流器REC输出电压V_bus大于或等于电池电压V_bat，由整流器REC提供能量给逆变器INV并供电给负载；UPS系统的DSP控制芯片间隔一定时间发出指令控制整流REC的导通角从而使电压降低至低于电池电压的值，由电池组提供能量给逆变器INV，并供电给负载；正常情况下，电池组的第三电流采样霍尔CT3能检测到放电电流，电流信号送入DSP控制芯片进行判断处理从而实现异常报警：当放电电流为负时，DSP控制芯片判断电池组正常；当放电电流为零时，DSP控制芯片判断电池组异常，发出故障信号。
本发明所述的UPS电池自我检测电路及检测方法，其有益效果为：
系统每间隔一定时间进行一次储能单元自我放电，将放电电流信号送入控制单元判断储能单元是否故障，如果发生故障DSP发出信号控制声光报警系统发出警报提醒用户。这种通过调整母线电压，检测电池放电电流，从而判断电池是否故障的方法，不仅可以判断储能单元开关异常脱扣导致的异常，也可以判断储能单元损坏的异常，从而提高整个系统的可靠性，减少用户损失；另外，其对检测环境要求宽松，方法简单，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例UPS电池自我检测电路的结构示意图；
图2为本发明实施例UPS电池自我检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例：
参照图1，本发明所述UPS电池自我检测电路，其包括第一开关PCB1、第二开关PCB2、第三开关PCB3以及第四开关PCB4；第一电感L1、第二电感L2与第三电感L3；第一电流采样霍尔CT1、第二电流采样霍尔CT2与第三电流采样霍尔CT3；第一熔断器FUSE1与第二熔断器FUSE2；电容器C以及整流器REC，其中整流器REC包括第一可控硅管VT1、第二可控硅管VT2、第三可控硅管VT3、第四可控硅管VT4、第五可控硅管VT5以及第六可控硅管VT6。电容器C为点解电容器，其并联在整流器REC上。第一开关PCB1、第二开关PCB2、第三开关PCB3以及第四开关PCB4均为空气开关。
其中，第一开关PCB1一端与市电输入端连接，另一端与第一电感L1一端连接，第一电感L1另一端穿过第一电流采样霍尔CT1并与第一可控硅管VT1的阳极与第四可控硅管VT4的阴极相连接；第二开关PCB2一端与市电输入端连接，另一端与第二电感L2一端连接，第二电感L2另一端穿过第二电流采样霍尔CT2并与第三可控硅管VT3的阳极与第六可控硅管VT6的阴极相连接，第三开关PCB3一端与市电输入端连接，另一端与第三电感L3一端连接，第三电感L3另一端并与第五可控硅管VT5的阳极与第二可控硅管VT2的阴极相连接，第一熔断器FUSE1一端与电池负极连接，另一端与第二可控硅管VT2、第四可控硅管VT4的阳极以及电容器C的负极连接，第二熔断器FUSE2一端与电池正极连接，另一端穿过第三电流采样霍尔CT3与第四开关PCB4连接，第四开关PCB4与电容器C的正极连接。
参照图2，为使用上述UPS电池自我检测电路进行UPS电池自我检测的方法，其中，图1中UPS系统电池组直接接在母线上，母线电压即为充电电压。UPS系统DSP控制芯片每间隔一定时间（设定为一个小时）发出指令，控制整流器REC的可控硅管VT1~VT6的导通角，使母线电压降低至低于电池电压的某一值（360VDC），由于电池电压高于整流器REC的电压，电池通过逆变器DC/AC变换放电；此时，通过第三电流采样霍尔CT3检测到放电电流，电流信号最终送入DSP控制芯片进行处理判断，如果放电电流为零或小于某一阈值（3A），即判断电池故障并且DSP控制芯片发出故障信号并报警，从而提醒用户进行处理防止市电异常时负载异常掉电。
详细检测流程如下：
参照图2,UPS系统正常工作时，电池组直接挂在母线上，整流器REC输出电压V_bus大于或等于电池电压V_bat；此时，由整流器REC提供能量给逆变器INV并将供电提供给负载。UPS系统DSP控制芯片间隔一定时间发出指令，控制整流器REC电压降低至低于电池电压的某一值，此时，由电池组提供能量给逆变器INV并将供电提供给负载；正常情况下，电池组的第三电流采样霍尔CT3以及第一电流采样霍尔CT1、第二电流采样霍尔CT2能检测到放电电流，此电流信号送入DSP控制芯片进行判断处理从而实现异常报警：当放电电流为负时，DSP控制芯片判断电池组正常；当放电电流为零时，DSP控制芯片判断电池组异常，发出故障信号，符号表示如下：
正常：整流器REC正常工作，V_bus≥V_bat, 此时整流器给电池组充电，I_ct≤0（充电电流为负），I_ct为电流采样霍尔采集的电流；
检测：DSP控制整流器REC，可控硅管VT1~VT6的导通角减小，此时V_bus≤V_bat：
如果I_ct≥3A（放电电流为正），电池组放电，DSP判断电池组正常；
如果I_ct≤3A（无放电电流），DSP判断电池组异常。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种UPS电池自我检测电路，其特征在于，包括：第一开关PCB1、第三开关PCB3以及第四开关PCB4；第一电感L1与第三电感L3；第一电流采样霍尔CT1与第三电流采样霍尔CT3；第一熔断器FUSE1与第二熔断器FUSE2；电容器C以及整流器REC；
所述第一开关PCB1一端与市电输入端连接，另一端与第一电感L1一端连接，第一电感L1另一端穿过第一电流采样霍尔CT1并与整流器REC连接，所述第三开关PCB3一端与市电输入端连接，另一端与第三电感L3一端连接，第三电感L3另一端与整流器REC连接；所述电容器C与整流器REC并联连接；
所述第二熔断器FUSE2一端与电池正极连接，另一端穿过第三电流采样霍尔CT3与第四开关PCB4连接，第四开关PCB4与电容器C的正极连接；第一熔断器FUSE1一端与电池负极连接，另一端与电容器C的负极连接。
2.根据权利要求1所述UPS电池自我检测电路，其特征在于：还包括第二开关PCB2、第二电感L2以及第二电流采样霍尔CT2，所述第二开关PCB2一端与市电输入端连接，另一端与第二电感L2一端连接，第二电感L2另一端穿过第二电流采样霍尔CT2并与整流器REC相连接。
3.根据权利要求1所述UPS电池自我检测电路，其特征在于：所述整流器REC包括第一可控硅管VT1、第二可控硅管VT2、第四可控硅管VT4以及第五可控硅管VT5，所述第一电感L1另一端穿过第一电流采样霍尔CT1并与第一可控硅管VT1的阳极与第四可控硅管VT4的阴极相连接；所述第三电感L3另一端与第五可控硅管VT5的阳极与第二可控硅管VT2的阴极相连接；所述第一熔断器FUSE1另一端与第二可控硅管VT2、第四可控硅管VT4的阳极以及电容器C的负极连接。
4.根据权利要求3所述UPS电池自我检测电路，其特征在于：所述整流器REC还包括第三可控硅管VT3与第六可控硅管VT6，UPS电池自我检测电路还包括第二开关PCB2、第二电感L2以及第二电流采样霍尔CT2，所述第二开关PCB2一端与市电输入端连接，另一端与第二电感L2一端连接，第二电感L2另一端穿过第二电流采样霍尔CT2并与第三可控硅管VT3的阳极与第六可控硅管VT6的阴极相连接，所述第一熔断器FUSE1另一端与第二可控硅管VT2、第四可控硅管VT4以及第六可控硅管VT6的阳极以及电容器C的负极连接。
5.根据权利要求1所述UPS电池自我检测电路，其特征在于：所述第一开关PCB1、第二开关PCB2、第三开关PCB3以及第四开关PCB4均为空气开关。
6.．根据权利要求1所述UPS电池自我检测电路，其特征在于：所述电容器C为电解电容器。
7. 一种UPS电池自我检测方法，其特征在于，包括：UPS系统电池组直接接在母线上，母线电压即为充电电压，UPS系统DSP控制芯片每隔一定时间发出检测指令，控制整流器REC的导通角，使母线电压降低至低于电池电压的某一值，电池通过逆变器变换放电；
     第三电流采样霍尔CT3采集放电电流，该电流信号送入DSP控制芯片，DSP控制芯片与预设值进行比较判断，若放电电流低于预设值或为零，则发出故障信号。
8.根据权利要求7所述UPS电池自我检测方法，其特征在于，包括：UPS系统正常工作时，电池组直接挂在母线上，整流器REC输出电压V_bus大于或等于电池电压V_bat，由整流器REC提供能量给逆变器INV并供电给负载；
UPS系统的DSP控制芯片间隔一定时间发出指令控制整流REC的导通角从而使电压降低至低于电池电压的值，由电池组提供能量给逆变器INV，并供电给负载；正常情况下，电池组的第三电流采样霍尔CT3能检测到放电电流，电流信号送入DSP控制芯片进行判断处理从而实现异常报警：当放电电流为负时，DSP控制芯片判断电池组正常；当放电电流为零时，DSP控制芯片判断电池组异常，发出故障信号。
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